RPP Dasar Listrik dan Elekttronika - (4)

(1)

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Satuan Pendidikan :

Program Keahlian : Teknik Instalasi Tenaga Listrik Mata Pelajaran : Dasar Listrik dan Elektronika Kelas / Semester : X / Gasal

Alokasi Waktu : 3 x 5 JP (Pertemuan ke 8 s/d 10 ) A. KOMPETENSI INTI

3. Memahami, menerapkan, menganalisis, dan mengevaluasi tentang pengetahuan faktual, konseptual, operasional dasar, dan metakognitif sesuai dengan bidang dan lingkup kerja Teknik Instalasi Tenaga Listrik pada tingkat teknis, spesifik, detil, dan kompleks, berkenaan dengan ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dalam konteks

pengembangan potensi diri sebagai bagian dari keluarga, sekolah, dunia kerja, warga masyarakat.

4. Melaksanakan tugas spesifik dengan menggunakan alat, informasi, dan prosedur kerja yang lazim dilakukan serta memecahkan masalah sesuai dengan bidang kerja Teknik Instalasi Tenaga Listrik Menampilkan kinerja di bawah bimbingan dengan mutu dan kuantitas yang terukur sesuai dengan standar kompetensi kerja.

Menunjukkan keterampilan menalar, mengolah, dan menyaji secara efektif, kreatif, produktif, kritis, mandiri, kolaboratif, komunikatif, dan solutif dalam ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah, serta mampu melaksanakan tugas spesifik di bawah pengawasan.

B. KOMPETENSI DASAR

3.1. Menganalisis rangkaian listrik arus searah

4.1. Menyelesaikan perhitungan rangkaian listrik arus searah C. INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI

3.1. menyebutkan rumus hukum Ohm dan Kirchoff 3.2. menjelaskan teorema dua kutub

3.3. menjelaskan transfer daya maksimum 3.4. menjelaskan trnsformasi star delta 4.1. menghitung transfer daya maksimum 4.2. menerapkan hukum Ohm dan Kirchoff 4.3. menghitung transformasi star delta 4.4. menerapkan teorema dua kutub D. TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah berdiskosi dan menggali informasi pesderta didik dapat : 1. menyebutkan rumus hukum Ohm dan Kirchoff dengan benar. 2. menjelaskan teorema dua kutub dengan benar.

3. menjelaskan transfer daya maksimum dengan benar. 4. menjelaskan transformasi star delta dengan benar.

Diberikan berbagai rangkaian seri-paralel peserta didik dapat : 5. menghitung transfer daya maksimum secara cermat.

6. menerapkan hukum Ohm dan Kirchoff sesuai dengan prosedur. 7. menghitung transformasi star delta secara cermat.

8. menerapkan teorema dua kutub sesuai dengan prosedur. E. MATERI PEBELAJARAN

Materi Pwmbwajaran Terlampir.

(2)

2. Model/strategi : Kooperatif, Discovery learning,

3. Metode

: Diskusi kelompok, ceramah, Tanya jawab, dan penugasan.

G. KEGIATAN PEMBELAJARAN

Pertemuan ke : 8

Kegiatan Diskripsi Kegiatan Alokasi

Waktu Pendahuluan 1. Melakukan pengecekan kebersihan ruang

2. Peserta didik berbaris

3. Melakukan pembukaan dengan salam pembuka dan berdo’a untuk memulai pembelajaran

4. Memeriksa kehadiran peserta didik sebagai sikap disiplin 5. Memeriksa kesiapan siswa untuk mengikuti pelajaran 6. Menyampaikan tujuan pembelajaran yang akan dicapai

7. Melakukan apersepsi dengan mengajukan pertanyaan untuk mengarahkan siswa kemateri yang akan dipelajari.

Kegiatan Inti 1. Siswa memperhatikan penjelasan guru tentang macam-macam rangkaian resistif arus searah.

2. Siswa mengamati macam-macam rangkaian resistif arus searah yang telah diberikan guru, dilanjutkan mendiskusikan pengamatan dengan kelompok.

3. Siswa memperhatikan penjelasan guru tentang macam-macam rangkaian resistif yang didalamnya memuat materi rangkaian seri, parallel, seri parallel dan hukum ohm.

4. Siswa bersama-sama menjawab contoh soal dari guru tentang menghitung rangkaian resistor dan kapasitor seri, parallel, seri parallel, hukum ohm.

5. Dengan tanya jawab siswa mengerjakan latihan soal menghitung rangkaian resistor dan kapasitor seri, parallel, seri parallel, hukum ohm.

6. Siswa mendengarkan penjelasan hukum ohm, dan komponen pendukung hokum ohm.

7. Siswa menjawab pertanyaan guru tentang perhitungan hukum ohm.

8. Siswa mendengarkan dan memperhatikan penjelasan guru tentang menghitung hukum ohm.

9. Siswa mengerjakan soal pertanyaan dari guru di lembar jawaban yang telah di sediakan oleh guru.

Penutup 1. Siswa bersama guru menyimpulkan materi pembelajaran yang telah dilaksanakan.

2. Siswa merefleksikan penguasaan materi yang telah dipelajari dengan membuat catatan penguasaan materi.

3. Siswa dan guru merencanakan tindak lanjut pembelajaran untuk pertemuan selanjutnya.

4. Guru mengkhiri pembelajaran dengan sapaan dan salam. Pertemuan ke : 9

(3)

untuk memulai pembelajaran

Kegiatan Inti 1. Siswa memperhatikan penjelasan guru tentang macam-macam teori dua kutub.

2. Siswa mengamati macam-macam rangkaian dua kutub yang telah diberikan guru, dilanjutkan mendiskusikan pengamatan dengan kelompok.

3. Siswa memperhatikan penjelasan guru tentang transfer daya maksimum, transformasi star delta,

4. Siswa bersama-sama menjawab contoh soal dari guru tentang transformasi star delta, transfer daya maksimum.

5. Dengan tanya jawab siswa mengerjakan latihan soal menghitung rangkaian transformasi star delta, transfer daya maksimum

Penutup 1. Siswa bersama guru menyimpulkan materi pembelajaran yang telah dilaksanakan.

4. Guru mengkhiri pembelajaran dengan sapaan dan salam. Pertemuan ke : 10

3. Melakukan pembukaan dengan salam pembuka dan berdo’a untuk memulai pembelajaran

Kegiatan Inti 1. Siswa memperhatikan penjelasan guru tentang macam-macam teori dua kutub.

2. Siswa mengamati macam-macam rangkaian dua kutub yang telah diberikan guru, dilanjutkan mendiskusikan pengamatan dengan kelompok.

3. Siswa memperhatikan penjelasan guru tentang teorema dua kutub.

4. Siswa bersama-sama menjawab contoh soal dari guru tentang teorema dua kutub.

5. Dengan tanya jawab siswa mengerjakan latihan soal menghitung rangkaian dengan menggunakan teorema dua kutub.

6. Siswa mengerjakan soal pertanyaan dari guru di lembar jawaban yang telah di sediakan oleh guru.

(4)

telah dilaksanakan.

4. Guru mengkhiri pembelajaran dengan sapaan dan salam. H. PENILAIAN PEMBELAJARAN, REMIDIAL DAN PENGAYAAN

1. Teknik Penilaian : pengamatan, tes tertulis. 2. Prosedur penilaian

No Aspek yang dinilai Teknik Penilaian Waktu Penilaian 1. Pengetahuan

a. Mengemukakan kembali rangkaian resistif arus searah.

b. Menyatakan kembali teorema dua kutub c. Menyebutkan kembali transfer daya

a. Terampil menghitung soal-soal tentang transfer daya maksimum, transformasi star delta dan peralihan rangkaian.

Tes tertulis Penyelesaian tugas individu

A. Instrumen Penilaian Hasil belajar 1. Penilaian Pengetahuan

1. Sederhanakan rangkaian berikut Mudah (30)

essey

2 Menghitung transformasi star-delta

(5)

3 Menghitung rangkaian peralihan

3. Hitunglah arus total dan faktor daya dari rangkaian di bawah ini !

Sukar (40)

essey

a.

SOAL

1. Sederhanakan rangkaian berikut

2. Sederhanakanlah rangkaian berikut dengan mentransformasi dengan nilai masing-masing R=30Ω

R1 R3 R4 R2 R5

3. Hitunglah arus total dan faktor daya dari rangkaian di bawah ini ! 4.

b.

Jawab

Sumber tegangan bebas di short Maka didapatkan Rab = RN,

RN =

R 1 . R 2

R 1 + R 2

Diperoleh:

1 , 8

3 9 8 F

2

00

V

, 5

0

H

z

6

0

,

0

1 ₉ _H

1,8

398 F

200 V, 50 Hz 6

(6)

RN =

6 Ω . 4 Ω

6 Ω + 4 Ω

=

24 Ω

10 Ω

= 2,4 Ω

a.

Pasang kembali sumber tegangan bebasnya.

Sumber tegangan bebas dipasang kembali

b.

Kemudian titik a-b dihubungkan singkat sehingga tidak ada arus yang melewati R2. Atau dengan kata lain, I2 = 0. Sehingga besar IN dapat dicari dengan :

Gambar 2.5. Titik a-b dihubung singkat sehingga I2=0

IN =

V

R

₁

Sehingga diperoleh:

IN =

10 V

6 Ω

= 1

2

3

A

c.

Gambarkan kembali rangkaian pengganti Nortonnya (rangkaian aktif), kemudian pasangkan kembali komponen yang tadi dilepas dan hitung parameter yang ditanyakan.

Rangkaian aktif dan komponen yg dilepas dipasang kembali

Rangkaian

aktif

(7)

Dari Gambar 2.6, maka dapat mencari besar atau nilai dari IR3, yaitu:

IR3 =

R

N

R N + R 3

. IN

Maka besar atau nilai arus yang mengalir pada tahanan R3 (IR3) yaitu: IR3 =

2,4 Ω

Jumlah Skor maksimal = 100

Penghitungan Nilai =

Skor Pencapaian

Skor Maksimal

x

100

2. Penilaian Keterampilan

LEMBAR PENGAMATAN PENILAIAN KETERAMPILAN

Aspek yang dinilai :

a. Ketepatan menjawab pertanyaan soal-soal rangkaian resistif arus searah. b. Kecepatan dan ketepatan menjawab transferdaya maksimum.

c. Ketepatan menjelaskan daya dan usaha listrik.

d. Ketepatan menjawab soal-soal transformasi star-delta.

e. Ketepatan menjawab masing-masing soal rangkaian RL, RC, dan RLC.

Tabel penilaian keterampilan.

No Nama Siswa Aspek Penilaian Jumlah

Skor

I. MEDIA, ALAT DAN SUMBER BELAJAR 1. Media, Alat dan Bahan



Ilustrasi hukum Ohm, Kirchoff dan teorema dua kutub (program flas)



Rangkaian campuran.



IT dan proyektor.

2. Sumber Belajar

 Buku Rangkaian Arus Searah, Soeprapto

 Buku Dasar dan Pengukuran Listrik, MH. Sapto Widodo  Artikel-artikel yang terkait

(8)

a/n Kepala SMK Negeri 2 Sragen Guru Mata Pelajaran WKS Kurikulum

SUHARNO, S.Pd. DARYANTO

NIP. 19670419 200312 1 002 NIP. 19650516 199512 1 OO1

Pertemuan ke 8

Menganalisis Hubungan Tegangan dan Arus

Perbandingan selisih potensial atau tegangan (U) antara dua titik sembarang pada suatu konduktor yang dialiri arus listrik sebesar ( I ) adalah konstan jika temperatur konduktor tidak berubah. Secara matematika fenomena tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :

Selanjutnya konstanta tersebut dikenal sebagai nilai resistansi atau tahanan (R) dari konduktor antara dua yang disebutkan di atas. Sehingga formula matematikanya dapat dituliskan sebagai

berikut :

Hukum Ohm

Suatu fenomena menarik dalam rangkaian resistif adalah hubungan antara tegangan dan arus pada suatu resistor. Perbandingan selisih potensial atau tegangan (U) antara dua titik sembarang pada suatu resistor yang dialiri arus listrik sebesar ( I ) adalah konstan jika suhu resistor tidak berubah. Satuan praktis resistor adalah Ω (ohm). Di mana bila akibat tegangan sebesar satu volt mengakibatkan mengalir arus listrik sebesar satu amper pada suatu bahan resistor maka nilai resistansi bahan tersebut adalah satu ohm. Pernyatan ini sering disebut sebagai Hukum Ohm, yaitu

Di mana: R adalah nilai resitansi dari bahan resistor dalam satuan ohm

U adalah tegangan dalam satuan volt, ada pula yang menggunakan simbol E untuk tegangan I adalah arus listrik dalam satuan amper

Berikut ini diberikan beberapa contoh hubungan antara tegagan, resistansi, dan arus dalam suatu rangkaian listrik.

Contoh 1:

Tentukan nilai arus dalam rangkaian listrik yang terdiridari sebuah resistor 10 ohm, danmendapat tegangan sebesar 220 volt?

Solusi: Langkah 1:

I = U/R Langkah 2:

I = 220/10 Langkah 3:

I = 22 A Contoh 2:

Tentukan nilai potensial (E) dalam rangkaian listrik yang terdiri dari sebuah resistor 48 ohm, dan dialiri arus sebesar 5 amper!

(9)

Langkah 1: E = R x I Langkah 2:

E = 48 x 5 Langkah 3:

E = 240 volt Contoh 3:

Tentukan nilai resistan lampu pijar 100 watt, bila tegangannya 220 volt. Solusi:

Langkah 1: R = P / U Langkah 2:

R = 100 / 220 Langkah 3:

R = 0,45 ohm

Ditinjau dari bahan dan konstruksinya maka resistor dapat dibedakan sebagai berikut :

- Berbentuk gulungan kawat dari bahan nikelin atau campuran nichrom pada keramik/plastik untuk daya besar

- Berbentuk campuran bahan carbon untuk daya kecil hingga ½ watt - Berbentuk endapan logam pada keramik

- Berbentuk endapan carbon pada keramik

Penggunaan praktis dari resistor dalam rangkaian listrik adalah sebagai berikut:

- Sebagai unsur kalibrasi meter jarum, misalnya sebagai resistor Shunt untuk ampere meter dan resistor seri untuk volt meter

- Sebagai pengatur arus pada suatu rangkaian listrik misalnya reostat - Sebagai pembagi tegangan misalnya potensiometer

- Sebagai elemen pemanas, misalnya resistor yang terbuat dari bahan Nikelin atau Nichrom. Untuk keperluan praktis resistor dapat dihubungkan secara seri, parallel atau kombinasi seri-paralel. Di mana masing-masing jenis hubungan akan memiliki sifat yang berbeda sebagai berikut :

Rangkaian Seri

Jika tiga resistor dihubungkan seperti gambar di bawah ini maka disebut sebagai hubungan atau rangkaian seri resistor.

Gambar 3.26 rangkaian seri resistor Karakteristik Rangkaian Seri

- Arus yang mengalir dalam rangkaian seri selalu sama sepanjang lintasan arus yang ada dalam suatu rangkaian, sebab hanya ada satu lintasan arus dalam rangkaian seri. Arus di dalam rangkaian seri dinyatakan dalam persamaan berikut:

It = I1 = I2 = I3 = I4 = ……

- Resistan total R, dalam rangkaian seri merupakan penjumlahan seluruh resistan yang ada di dalam rangkaian. Resistan dalam rangkaian seri dinyatakan dalam persamaan berikut:

(10)

- Tegangan dalam rangkaian seri digunakan sepenuhnya oleh seluruh resistan yang ada di dalam rangkaian. Beban pada rangkaian seri harus berbagi tegangan yang disalurkan ke rangkaian. Jadi, tegangan yang disalurkan ke dalam rangkaian akan terbagi pada setiap beban listrik yang ada. - Tegangan yang diterima oleh setiap beban akan berubah tergantung nilai resistan beban. Perubahan tegangan pada setiap beban disebut tegangan jatuh. Tegangan jatuh merupakan jumlah tegangan (tekanan listrik) yang digunakan atau hilang melalui pada setiap beban atau konduktor dalam proses pemindahan electron (arus listrik) melalui lintasan arus dalam rangkaian. Tegangan jatuh pada setiap beban proporsional dengan nilai resistannya. - Jumlah tegangan jath dalam suatu rangkaian seri sama dengan nilai tegangan yang dikenakan pada rangkaian tersebut. Hal ini dinyatakan dalam persamaan berikut:

Et = E1 + E2 + E3 + E4 + ...

- Hukum Ohm dapat digunakan untuk menghitung setiap bagian yang ada dalam rangkaian seri atau rangkaian total. Gambar 3.5 memperlihatkan rangkaian seri dengan empat resistan pemanas dengan nilai yang berbeda. Perhitungan resistan total, arus, dan tegangan jatuh pada setiap beban pemanas dapat dilakukan dengan cara berikut: Gambar 3.27 Rangkaian seri dengan 4 resistan

Gambar 3.27 memperlihatkan rangkaian seri yang terdiri dari empat buah resistan dari elemen pemanas.

Resistansi masing-masing elemen adalah

R1= 4, R2=10, R3=12, dan R4=14. Rangkaian seri tersebut dihubungkan ke sumber tegangan 220 V.

Cara menghitung resistan total:

Langkah 1: Gunakan rumus Rt = R1 + R2 + R3 + R4

Langkah 2: Substitusikan nilai resistansi masing-masing resistor Rt = 4 + 10 + 12 + 14 Langkah 3: Selesaikan persamaannya Rt = 40 .

Cara menghitung arus listrik total: Untuk menghitung arus listrik yang mengalir di dalam rangkaian seri digunakan Hukum Ohm.

Langkah 1: Gunakan rumus

Langkah 2: Substitusikan nilai tegangan (U) dan nilai resistansi total (Rt).

Langkah 3: Selesaikan persamaannya

I = 5,5 amper

Sekarang kita gunakan Hukum Ohm untuk menghitung tegangan jatuh pada elemen pemanas pertama (R1).

U = I x R1

Langkah 2: Substitusikan nilai arus total (I) dan nilai resistansi elemen heater pertama (R1). U = 5,5 x 4

(11)

U = 22 volt Menghitung tegangan jatuh pada R2:

U = I x R2

U = I x R3

U = I x R4

U = 77 volt Menghitung tegangan total:

Et = E1 + E2 + E3 + E4

Langkah 2: Substitusikan nilai arus total (I) dan nilai resistansi elemen heater pertama (R1). E1 = 22 + 55 + 66 + 77

U = 220 volt Secara matematik dapat dituliskan sebagai berikut :

R total atau R ekivalen atau RT = R1 + R2 + R3

U = U1 + U2 + U3 = I. R1 + I. R2 + I. R3 = I. RT

Rangkaian Parallel Resistor

Gamabr 3.31 Rangkaian Paralel resistor Sifat-sifat Rangkaian Paralel Resistor :

- Beda potensial pada semua resistor adalah sama sebesar ( U )

- Sedang besar arus yang mengalir pada masing-masing resistor tergantung pada nilai resistansinya. - Jumlah aljabar arus cabang ( I1, I2 dan I3 ) sama dengan besar arus total ( IT).

(12)

Secara matematika dapat dituliskan sebagai berikut :

Pembagian Arus dalam sirkit paralel

Gambar 3.32 Pembagian Arus dalam sirkit paralel Pembagian arus dalam sirkit paralel dua resistor dalam ditentukan sebagai berikut:

Padahal : , jadi

Arus setiap cabang :

Dari persamaan terakhir di atas dapat digunakan untuk menentukan besar arus cabang I1 dan I2, yaitu :

Contoh kasus

Bila R1 = 5 ohm, dan R2 = 20 ohm Tegangan batere = 12 volt

Tentukan I1 dan I2 Solusi :

RT = (R1.R2) / (R1+R2) RT = (5x20) / (5+20) = 4 ohm IT = U / RT = 12 / 4 = 3 A I1 = 3 x (20 / 25) = 12/5 = 2,4 A I2 = 3 x ( 5 / 25 ) = 3/5 = 0,6 A

Pertemuan ke 9 Hukum Kirchoff

(13)

tentang arus (Kirchoff’s Current Law, disingkat KCL) dan hukum kirchoff tentang tegangan (Kirchoff’s Voltage Law, disingkat KVL)

KCL atau Hukum Dot.

Hukum Kirchoff tentang arus lazim disebut juga dengan istilah Hukum Dot atau Hukum Kirchoff I. Dalam sembarang rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arusarus yang bertemu pada suatu titik sambungan adalah sama dengan nol. Jumlah aljabar keseluruhan arus yang menuju titik

percabangana adalah nol. Titik percabangan adalah titik pertemuan tiga atau lebih arus ke rangkaian atau sumber tegangan dan juga dari unsur rangkaian atau sumber tegangan.Dalam hukum ini, dipakai suatu perjanjian bahwa arus yang menuju titik percabangan ditulis dengan tanda positif dan arus yang tidak menuju (meninggalkan titik percabangan) ditulis dengan tanda negatif.

Gambar 3.33 Hukum Dot Dari gambar 3.36 didapatkan persamaan arus sebagai berikut: +I1 + I2 +(-I3) +(-I4) + (-I5) = 0

I1 + I2 - I3 - I4 - I5 = 0 I1 + I2 = I3 + I4 + I5

Jadi jumlah arus yang masuk ke titik sambungan = jumlah arus keluar dari titik tersebut KVL

Jumlah aljabar dari hasil kali antara arus dan resistansi dari setiap konduktor/resistor dalam sembarang rangkaian listrik tertutup ditambah jumlah aljabar ggl atau sumber tegangan yang ada di dalam rangkaian tersebut sama dengan nol.

Jadi :  I.R +  U = 0

Perhatian: Tanda dari Turun tegangan (voltage drop) pada resistor tergantung pada arah arus yang melaluinya, tetapi tidak tergantung pada polaritas sumber tegangan (U) yang ada di dalam rangkaian tersebut.

Gambar 3.34 Turun Tegangan pada Resistor

Apabila tegangan dibaca dari + ke -, dengan arah baca yang sama dengan arah arus I yang mengalir, maka harga V=RI adalah penurunan tegangan. Untuk memahaminya beri tanda positif (+) pada V dan beri tanda positif (+) pada RI. Sedangkan apabila pembacaan tegangan berlawanan dengan arah arus berilah tanda (-) V atau (-)RI. Sedangkan untuk sumer tegangan atau sumber arus berlaku ketentuan sebagai berikut:

Gambar 3.35 Sumber Tegangan

Bila arah baca dari a ke b, maka adalah suatu penurun tegangan berilah tanda positif pada V. Atau dengan kata lain, apabila menuruti arah baca + dari sumber tegangan, tulis V positif. Sebalik jika pembacaan dari kutub – sumber tegangan maka V ditulis dengan tanda negatif.

(14)

Gambar 3.36 Loop ABCDA

Dengan menerapkan hukum tegangan dari Kirchoff kita dapatkan persamaan loop sebagai berikut : Perhatikan tanda polaritas pada setiap unsur yang ada di dalam loop, yaitu: - negatif bila sesuai dengan arah loop - positif bila melawan arah loop

- U1 + I1.R1 + I1.R2 + I1.R3 + U2 = 0 atau I1.R1 + I1.R2 + I1.R3= U1 - U2

Pedoman memperkirakan arah arus:

Dalam menerapkan Hukum Kirchoff tegangan pada suatu rangkaian listrik tertutup, maka kita dapat memperkirakan arah arus pada setiap cabang sesuai keinginan kita. Maksudnya kita dapat memperkirakan arah arus sesuai arah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Jika persamaan tegangan yang dihasilkan sudah diselesaikan, dan hasil perhitungannya memperoleh tanda negatif artinya arah arus yang kita perkirakan salah. Tetapi bila hasil perhitunganya memperoleh hasil positif, bearti arah arus yang kita perkirakan sudah betul sesuai denag arah yang sebenarnya.

Untuk keperluan analisa rangkaian yang lebih rumit dan komplek, maka penerapan Hukum Kirchoff lebih efektif dan membantu dibandingkan hanya menggunakan Hukum Ohm. Bila rangkaian seri lazim diterapkan pada sistem rangkaian kontrol, maka rangkaian paralel lazim diterapkan pada sistem rangkaian daya untuk mencatu energi listrik ke suatu peralatan listrik termasuk peralatan refrigerasi dan tata udara. Agar dapat beroperasi dengan layak, maka setiap beban listrik harus terhubung ke catu daya listrik secara terpisah atau dalam rangkaian paralel, agar setiap beban tersebut dapat menerima tegangan penuh. Rangkaian parallel digunakan dalam rangkaian daya yang mencatu beban listrik, seperti pemanas, sistem refrigerasi dan tata udara. Beban listrik pada suatu sistem harus dihubungkan ke catu daya listrik secara parallel,agar mendapatkan tegangan penuh. Gambar 3.37 memperlihatkan contoh rangkaian paralel yang terdiri dari tiga resistor.

Gambar 3.37 Rangkaian Paralel 3 Resistor Karakteristik Rangkaian Paralel

Perhitungan yang harus dilakukan oleh seorang teknisi/mekanik berkaitan dengan rangkaiann paralel sangat kecil kemungkinannya. Tetapi betapapun juga

(15)

diketahui. Tegangan pada setiap cabang parallel selalu sama, tegangan di dalam rangkaian parallel dinyatakan dalam persamaan berikut:

Ut = U1 = U2 = U3 = U4 = ……

Nilai resistan total atau resistan ekivalen (RT) dari rangkaian paralel akan lebih kecil nilai resistan terkecil yang ada dalam rangkaian paralel. Secara matematika dapat dituliskan sebagai berikut :

Karena tegangan jatuh pada setiap beban yang ada dalam cabang parallel sama, maka arus yang diterima oleh setiap beban yang ada dalam setiap cabang parallel akan berubah tergantung nilai resistan beban. Arus pada setia cabang berbanding terbalik dengan nilai resistannya. Secara

matematika dapat dituliskan sebagai berikut:

Jumlah arus dalam suatu rangkaian paralel sama dengan nilai arus pada setiap cabang paralel. Hal ini dinyatakan dalam persamaan berikut:

It = I1 + I2 + I3 + I4 + ...

Hukum Ohm dapat digunakan untuk menghitung parameter setiap elemen yang ada dalam rangkaian seri atau rangkaian total.

Pertemuan ke 10

Menganalisis Rangkaian Listrik Arus Searah Reduksi Rangkaian Resistif

Metoda arus mata jala (mesh) dan tegangan simpul yang dikemukakan oleh Kirchoff merupakan cara yang paling utama dari analisis rangkaian arus searah dengan elemen pasif resistor ( rangkaian resistif ). Tetapi, dengan menghitung resistansi ekivalen dari cabang-cabang seri dan parallel yang digabungkan dengan aturan-aturan pembagi tegangan pada rangkaian seri dan pembagian arus pad rangkaian parallel dapat memberikan cara lain guna menganalisis suatu rangkaian. Namun cara ini tentu saja akan sangat membosankan karena biasanya memerlukan penggambaran melalui beberapa rangkaian tambahan. Apa lagi lagi bila rangkaiannya mempunyai banyak cabang elemen. Meskipun demikian, proses reduksi rangkaian ini akan memberikan suatu gambaran yang jelas dari fungsi keseluruhan rangkaian mengenai tegangan, arus dan daya yang didisipasikan pada setiap elemen rangkaian.

1. Teori Superposisi

Sebuah jaringan linear dapat terdiri dari elemen pasif resistif dengan dua atau lebih sumber tegangan searah. Untuk menganalisa rangkaian atau jaringan seperti ini maka dapat digunakan teori Superposisi. Pada prinsipnya teori ini memanfaatkan hubungan linear antara arus dan tegangan. Menurut teori ini, jika ada sejumlah sumber tegangan bekerja bersama-sama dalam sembarang jaringan linear. Kemudian setiap sumber tegangan bekerja bebas terhadap pengaruh dari sumber tegangan lainnya. ( Dianggap sumber tegangan lainnya tidak ada , maka arus dalam setiap penghamtar adalah terdiri dari beberapa komponen arus, di mana setiap komponen itu masing-masing ditimbulkan oleh masing-masing sumber tegangan yang terdapat di dalam rangkaian tersebut. Begitu pula

(16)

Teori Thevenin dan Norton

Sebuah rangkaian atau jaringan linear, aktif dan resistif yang mengandung satu atau lebih sumber tegangan atau sumber arus dapat diganti dengan satu sumber tegangan dan satu resistan seri (Theorema Thevenin) atau satu sumber arus dan satu resistan parallel (Theorema Norton).

Tegangannya disebut sebagai tegangan pengganti UT dan sumber arusnya disebut sumber arus penggnati IT sedang kedua resistannya sama. Teori Thevenin dan Norton hanya diterapkan untuk rangkaian dua terminal, yang terdiri dari elemen resistan dan sumber tegangan konstan.

Teori Thevenin

Gambar 4.2 Rangkaian aktif dua Terminal

Menurut Thevenin, sebuah rangkaian aktif dua terminal dapat diganti dengan sebuah sumber tegangan UT dan Resistan RT yang terhubung seri (Gambar 4.3).

Gambar 4.3 Sirkit ekivalen Thevenin

Di mana UT merupakan tegangan sirkit terbuka dari rangkaian dua terminal (Uab) dan RT merupakan resistansi total dilihat dari terminal a-b ketika sumber tegangan dari rangkaian dua terminal tersebut dihubung singkat.

Teori Norton

Dan menurut Norton, sebuah rangkaian dengan dua terminal dapat diganti dengan sebuah sumber arus konstan IT dan sebuah resistan paralel RT.

Gambar 4.4 Sirkit Ekivalen Norton